[发明专利]一种用于超导回旋加速器磁场测量的数字积分器

权利要求书

1.一种用于超导回旋加速器磁场测量的数字积分器，其特征在于，所述数字积分器包含：前端放大电路PGA(1)，模拟有源积分线路(2)，窗口比较器电路(3)，快速放电电路(4)，调平衡电路(5)，AD/DA数模变换线路(6)，FPGA数字可编程门电路(7)，50MHz高速晶振与10MHz高精度晶振电路(8)，RS232串口通讯线路(9)；

信号首先进入前端放大电路PGA(1)，前端放大电路PGA(1)的输出信号进入模拟有源积分线路(2)，调平衡电路(5)及快速放电电路(4)的输出端接入模拟有源积分线路(2)；窗口比较器电路(3)接在模拟有源积分线路(2)的输出端，判断电容两端电压值是否在限定之内，窗口比较器电路(3)的输出信号进入FPGA数字可编程门电路(7)；FPGA数字可编程门电路(7)控制快速放电电路(4)；50MHz高速晶振与10MHz高精度晶振电路(8)，及RS232串口通讯线路(9)连接FPGA数字可编程门电路(7)；AD/DA数模变换线路(6)连接FPGA数字可编程门电路(7)，并连接模拟有源积分线路(2)，AD/DA数模变换线路(6)的输出作为调平衡电路(5)的输入。

2.根据权利要求1所述的一种数字积分器，其特征在于，所述前端放大电路PGA(1)包含：使用仪用放大器制成的固定增益放大线路，作为第一级放大电路；使用程控可编程放大器制成的可变增益放大线路，作为第二级放大电路，通过FPGA数字可编程门电路(7)可以调节放大倍数。

3.根据权利要求1所述的一种数字积分器，其特征在于，所述模拟有源积分线路(2)包含一个高精度运算放大器与一个具有极高泄漏电阻的电容。

4.根据权利要求1所述的一种数字积分器，其特征在于，所述窗口比较器电路(3)包括两个正负对称的窗口比较器，正负电压门限值通过高精度电阻搭配调节；两个窗口比较器的输出电压值通过电压转换电路，传入FPGA数字可编程门电路(7)。

5.根据权利要求1所述的一种数字积分器，其特征在于，所述快速放电电路(4)包含正负高精度Ref电源，与高速、高断开阻抗、低导通阻抗的模拟开关电路，受FPGA数字可编程门电路(7)的信号控制，时钟信号来源于10MHz高精度晶振电路；所述快速放电电路(4)的输出信号作用于模拟有源积分线路(2)。

6.根据权利要求1所述的一种数字积分器，其特征在于，所述调平衡电路(5)包含两路调节方式，一路是通过Ref电源与电位器构成，作为平衡的粗调；另一路是通过AD/DA数模变换线路(6)，作为平衡的细调。

7.根据权利要求1所述的一种数字积分器，其特征在于，所述AD/DA数模变换线路(6)包含一路16位ADC与一路16位DAC：ADC采集模拟有源积分线路(2)电容的端电压值，结果传入FPGA数字可编程门电路(7)；DAC受FPGA数字可编程门电路(7)控制，其输出结果作为调平衡电路(5)细调方式的电压输入。

8.根据权利要求1所述的一种数字积分器，其特征在于，所述FPGA数字可编程门电路(7)包含一片高速FPGA，其时钟信号来源于50MHz高速晶振，并利用其内部的锁相环倍频，作为数字积分器的主控芯片，并通过RS232串口通讯线路(9)实现与上位机的通讯。

9.根据权利要求1或7所述的一种数字积分器，其特征在于，所述AD/DA数模变换线路(6)具备闭环反馈控制功能。

10.根据权利要求9所述的一种数字积分器，其特征在于，所述FPGA数字可编程门电路(7)内部实现了电路的自平衡调节算法，和长时间测量动态电压补偿算法。